JPH0249227A - 光学ヘッド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は記録媒体に情報を記録及び再生する光学式記録
装置の光学ヘッド構造に関し、特に光学ヘッドのトラッ
キング及びフォーカス方向の各エラー状態を光学的に検
出するための光学ヘッド構造に関する。

〈従来の技術〉 従来から、例えば光磁気記録媒体としての光ディスクの
記録面に比較的強い収束光を照射することにより情報を
記録し、また比較的弱い収束光を照射しその反射光を検
出することにより上記情報を再生する高密度記録再生装
置がある。この装置に用いられる光ディスクには、一般
に若干の反りや歪みがあると共に光ディスクの回転軸へ
の取り付は誤差による偏心があるが、光学ヘッドを、そ
れらの影響を受けることなく光ディスクの記録トラック
に追従させるべく光学ヘッドのフォーカス及びトラッキ
ングの各エラー状態を検出し、その位置制御を行うよう
にしている。

特開昭６３−１４６２３７号公報には、上記各エラー状
態を検出する構造の一例が開示されている。

この構造では、光ディスクからの反射光をビームスプリ
ッタにより変向して得た検出光の光路内に、一方の偏光
成分のみを直角に反射する一対の偏光分離膜が互いに角
度をもって隣接して設けられたプリズム体を、両幅光分
離膜の隣接部即ちエツジ部が検出光の光軸を通るような
位置に、ビームスプリッタに貼り付けることにより配置
している。従って、このプリズム体に入射した検出光は
、各偏光分離膜にて一方の偏光成分のみ分離され、かつ
エツジ部にて半月状に２分割され、各々このプリズム体
に一体的に設けられた反射面にて反射され、一対のフォ
ーカスエラー検出用２分割受光素子の中央境界部に集光
するようになっている。

しかるに、この構造ではプリズム体をビームスプリッタ
に貼り付けていることから、上記両偏光反剣面間のエツ
ジ部と上記両反射面の上端部とが、検出光の進行方向に
対して直交する同一平面上に位置しているが、例えば光
学ヘッドのフォーカス引き込み時には、該ヘッドのフォ
ーカス位置が著しく狂っており、例えば検出光の焦点が
著しく受光素子よりも手前にある場合等には、偏光分離
膜にて反射された半月状分割光が上記反射面内に収まら
ず、好適にフォーカスのエラー状態を検出できない場合
があった。

また、上記構造では、フォーカス位置が最適な場合にフ
ォーカスエラー検出用の２分割受光素子の中央境界部が
焦点位置となるように各分割光を照射しているが、この
境界部には実際には隙間があることから、この隙間に検
出光が集中してしまうとフォーカスエラー検出用の受光
素子にて一方の偏光成分の光量を検出する場合に大きな
誤差が生じてしまい、特に光磁気記録装置のように検出
光の両幅光成分の光量により情報を読取る場合には問題
があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、
小型及び軽量化されると共にフォーカス引き込み時にも
フォーカスのエラー状態を好適に検出し得る光学ヘッド
構造を提供することにおる。

また、本発明の第２の目的は、情報の読取りに支障なく
フォーカスのエラー状態を好適に検出し得る光学ヘッド
構造を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、光学ヘッドのトラ
ッキング及びフォーカス方向の各エラー状態を光学的に
検出するための光学ヘッド構造であって、前記両エラー
状態のいずれか一方を検出するべく収束光とされた検出
光の光路内に配置された第１の受光素子と、前記両エラ
ー状態のいずれか他方を検出するべく前記第１の受光素
子と並設された第２の受光素子と、ナイフェツジ手段に
て前記検出光から半月状部分を分割すると共に該分割光
を変向させる手段と、前記分割光を前記第２の受光素子
に向けて反射する手段とを有し、前記反射手段の反射面
が、前記分割光の光軸を中心として全方向に延在してい
ることを特徴とする光学ヘッド構造を提供することによ
り達成される。

また、本発明の第２の目的は、光学ヘッドのフォーカス
方向のエラー状態を光学的に検出するための光学ヘッド
構造であって、検出光を収束する非平行光にする手段と
、前記非平行光の像の大きさが変化することにより互い
の受光量の差が変化するように、前記非平行光の光路内
の非焦点位置でおってかつ前記非平行光の光軸がいずれ
か一方に偏る位置に互いに隣接して設けられた一対の受
光手段と、前記両受光手段の互いの受光量の差を所定値
と比較することにより前記フォーカスのエラー状態を検
出する手段とを有することを特徴とする光学ヘッド構造
を提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、検出光をフォーカスエラー検出用受
光素子に向けての反射する手段の反射面が大きくなり、
光が反射面から外れることがないため、光学ヘッドのフ
ォーカス引き込み時にも好適にフォーカスのエラー状態
を検出することができる。また光学ヘッドのフォーカス
エラー検出用の一対の受光手段を、検出光の非焦点位置
に於て検出光の像の大きざによって受光量の差が異なる
ように配置し、この差を所定値と比較するようにすれば
、情報の読取りに影響を及ぼすことなく好適にフォーカ
スのエラー状態を検出することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は本発明が適用された光学ヘッドの要部を示す模
式図でおり、光源としての半導体レーザ１から光磁気デ
ィスク６に向けて照射される発散光からなる出射光５の
光路内には、偏光ビームスプリッタ２、コリメータレン
ズ４及び対物レンズ７が配設され、これｔうを通過した
出射光５は光磁気ディスク６に照射される。ここで、偏
光ビームスプリッタ２は、その対角位置に設けられた偏
光反射膜２ａを有し、該膜により偏光ビームスプリッタ
２に入射する光のＳ偏光成分を全反射すると共にＰ偏光
成分の一部を反射し、残りを通過するようになっている
。また、コリメータレンズ４はその円形の輪郭をもって
、半導体レーザ１からの出射光５を楕円形断面から円形
断面に整形するようになっている。

対物レンズ７により収束光となった出射光５は、光磁気
ディスク６の記録面８にて反射され、反射光９として偏
光ビームスプリッタ２内に上記とは逆向きに入射する。

ここで、記録面８からの反射光９は、その偏光面が回転
しているため、偏光ビームスプリッタ２内の偏光反射膜
２ａにより、前記したように反射光９のＰ偏光成分の一
部及びＳ偏光成分が検出光１０として第１図の右側面か
ら出射する。

この検出光１０の光路内には、フォーカス及びトラッキ
ングの各エラー状態と光磁気記録の状態とを検出するべ
く測光センサ１１が配設されている。また、偏光ビーム
スプリッタ２と測光センサ１１との間にはλ／２板３が
介装されているが、これは、測光センサ１１に入射する
検出光１０の両幅光成分の比を所定値に調節するための
ものである。

尚、本実施例では半導体レーザ１から光ディスク６に至
る一直線をなす出射光５の光路内に上記した各々を配置
したが、実際にはミラー等を配置することによりこの光
路を自由に変向し得ることは云うまでもない。

第２図は測光センサ１１の軸線方向に沿う断面図であり
、第３図は第２図のＩ−ＩＩ線について見た断面図であ
る。測光センサ１１の基板１２には、検出光１０の光軸
上に位置するトラッキングエラー検出用の受光素子とし
てのフォトダイオード１３と、該フォトダイオードから
第２図に於ける上下に所定の距離をおいて７４−カスエ
ラー検出用の受光素子としてのフォトダイオード１４及
び１５とが、各フォトダイオードの受光面１３ａ、１４
ａ、１５ａが互いに同一平面上に位置するように一体的
に固着されている。

これら各フォトダイオード１３〜１５は、第３図に示す
ように、互いに直交する分割線により４分割されたフォ
トダイオード素子により構成されている。フォトダイオ
ード１３は、その一方の分割線が検出光７のトラッキン
グエラーの際に光軸がずれる方向と直交する方向に沿う
ように配設され、フォトダイオード１４は、その一方の
分割線がフォトダイオード１３の上記分割線の延長線上
に位置するように配設されている。尚、本実施例では各
ダイオード１３〜１５を４分割としたが、実際には２分
割以上であれば良い。

第２図に示すように、基板１２のフォトダイオード１３
の受光面１３ａには、立方形状のプリズム体１６の底面
が密着している。このプリズム体１６の内部には、検出
光１０のＰ８８光成を通過しＳ偏光成分を反射する偏光
反射面１７及び１８が、検出光１０の光軸を通る位置に
て互いにその端部が当接するように傾斜して設けられて
いる。

この当接端部１９をナイフェツジとして検出光１０のＳ
偏光成分のみを検出光１０の入射方向と直交する方向に
半月状に２分割して基板１２と平行な方向即ち第２図に
於ける上下方向に分割光１０ａ、１０ｂとして反射する
ようになっている。

フォトダイオード１４．１５の受光面１４ａ、１５ａに
は、反射光１０ａ、１０ｂをフォトダイオード１４．１
５に向けて変向させるべく反射面２１．２３を有する三
角柱をなすプリズム体２０．２２の底面が密着している
。このプリズム体２０．２２は、その側面にて共にプリ
ズム体１６にも密着している。そして、例えば基板１２
の凹設部１２ａ内を樹脂モールドにて埋めることにより
、プリズム体１６．２０，２２の下部が基板１２に固定
されている。

このようにして、検出光１０のＰ偏光成分が直接フォト
ダイオード１３上に集光し、Ｓ８光成分からなる半月状
の一対の分割光１０ａ、１０ｂが、プリズム体２０．２
２の反射面２１．２３に反射され、各々４分割されたフ
ォトダイオード１４．１５の略中夫に集光するようにな
る。尚、各フォトダイオード１３〜１５は、基板１２か
ら延出する図示されないリード線を介して制御回路と電
気的に接続されている。

ここで、例えば当該光学ヘッドのフォーカス弓き込み時
に分割光１０ａ、１０ｂの焦点位置が該分割光の最も進
行方向手前側にずれて反射面２１．２３の手前に焦点が
くる場合、分割光’１０ａ、１ｏｂの像が反転して反射
面２１．２３に至るようになるが、当該光学ヘッドのフ
ォーカス方向の移動範囲内では、反射面２１．２３は、
分割光１０ａ、１０ｂが該面内に確実に収まるように、
各反射面と各分割光の光軸との交点を通過し、かつナイ
フェツジとしての当接端部１９に対して平行な直線の両
側に延在している。そのため、各フォトダイオード１３
．１４に向けて好適に分割光１０ａ、１０ｂを反射でき
る。

次に、各フォトダイオード１３〜１５によるトラッキン
グ及びフォーカスの各エラーの検出要領を説明する。

第４図に示すように、４分割フォトダイオード１３の各
フォトダイオード素子（ｅ、ｆ、ｇ、ｈ）から、各照射
パターンに応じた検出信号Ｅ−Ｈが、（Ｅ十Ｆ）と（Ｇ
＋Ｈ）とに分かれるように各アンプ２４．２５に各々入
力され、この各アンプ２４．２５からの出力値がアンプ
２６に入力されるようになっている。そして、アンプ２
６にて、（Ｅ十Ｆ＞から（Ｇ＋Ｈ＞を減算し、その演ｎ
値を制御回路へ出力している。ここで、フォトダイオー
ド１３の各フォトダイオード素子には、検出光１０のＰ
偏光成分が想像線に示すように円形に集光しており、ト
ラッキングエラーを生じた場合には、左右のダイオード
素子に明るさの差が生じることから、上記演算値により
トラッキングエラーの方向及びエラー量の検出を容易に
行うことができる。

一方、第５図に示すように、４分割フォトダイオード１
４では、各ダイオード素子（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）から、そ
の対応する出力信号Ａ−Ｄが、（Ａ十Ｓ＞と（Ｃ十Ｄ）
とに分かれるように各アンプ２７．２８に各々入力され
、更に各アンプ２７．２８からの出力値がアンプ２９に
入力されるようになっている。そして、アンプ２９にて
、（Ａ十Ｂ）から（Ｃ＋Ｄ＞を減算し、その演算値を制
御回路へ出力している。

第５図に示すように、プリズム体１６の偏光反射膜１７
にて向きを変えられた検出光１０のＳ偏光成分からなる
分割光１０ａは、プリズム体２０の反射面２１にて４分
割フォトダイオード１４の受光面１４ａに想像線Ｕに示
すように半円形をなすように照射される。このとき、分
割光１０ａは、４分割フォトダイオード１４の各ダイオ
ード素子へ、その出力値の和（Ａ＋８＞と（Ｃ＋Ｄ＞が
互いに等しくなるように、かつその光軸がダイオード素
子ｃ、ｄ側に偏った位置となるように照射されている。

ここで、フォーカスエラーを生じた場合には、第５図の
想像線Ｖ或いは想像線Ｗに示すように、（Ａ＋Ｂ）或い
は（Ｃ＋Ｄ＞のいずれかが大きくなることから上記演算
値によりフォーカスエラーの方向及びエラー量の検出を
容易に行うことができる。

また、同様に４分割フォトダイオード１５の各ダイオー
ド素子（ｉ、ｊ、ｋ、１〉の出力信号■〜Ｌから（Ｉ＋
Ｊ）と（Ｋ十Ｌ）を求め、出力信号（Ｉ十Ｊ）から（Ｋ
十Ｌ）を減算してフォーカスエラーを検出しても良く、
（Ａ十Ｂ）−（Ｃ十Ｄ）と（Ｉ＋Ｊｉ　（Ｋ＋Ｌ）とを
両方求めてフォーカスエラーを検出しても良い。更にト
ラッキングエラーを（Ａ十り十Ｅ十Ｆ＋Ｉ＋Ｌ）−（Ｂ
十〇＋Ｇ＋Ｈ＋Ｊ十Ｋ＞を）寅算することにより検出し
ても良く、この場合には検出光１０の両幅光成分比に関
わらず常に好適にトラッキングのエラー状態を検出する
ことができる。

尚、読取り信号は、各フォトダイオード１３〜１５のダ
イオード素子ａ〜１の検出信号Ａ−Ｌから（Ｅ十Ｆ十Ｇ
十Ｆ＋＞−（Ａ＋Ｂ十〇±Ｄ＋ＩｆＪ十に＋１＞を演算
することにより検出することができる。

本実施例によれば、フォーカス及びトラッキングの各エ
ラー検出用のフォトダイオードを１つの基板に設けてい
るため、フォトダイオードへの配線が簡素化されて、耐
ノイズ性を向上することができると共に、その先軸調整
が１箇所で良いため調整時間を短縮化できる効果がある
。

［発明の効果］ このように本発明によれば、検出光をフォーカスエラー
検出用受光素子に向けての反射する手段の反射面が大き
くなり、光が反射面から外れることがないため、光学ヘ
ッドのフォーカス引き込み時に於ても好適にフォーカス
のエラー状態を検出することができる。また受光素子の
受光面に変向手段及び反射手段を密着させることにより
構成部品を小型化でき、かつその位置調整も簡略化でき
る。更に光学ヘッドのフォーカスエラー検出用の一対の
受光手段を、検出光の非焦点位置にて、検出光の像の大
きざによって受光但の差が異なるように配置し、この差
を所定値と比較するようにすれば、情報の読取りに影響
を及ぼすことなく好適にフォーカスのエラー状態を検出
することができる。以上のことから本発明の効果は極め
て大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用された光学ヘッドを示す要部模
式図である。 第２図は、第１図に示す光学ヘッドに於ける測光センサ
の軸線方向に沿う断面図である。 第３図は、第２図の■−■線について見た断面図でおる
。 第４図は、トラッキングエラーの検出要領を示す模式的
回路図である。 第５図は、フォーカスエラーの検出要領を示す模式的回
路図である。 １・・・半導体レーザ　　２・・・偏光ビームスプリッ
タ３・・・λ／２板　　　　４・・・コリメータレンズ
５・・・出射光　　　　　６・・・光磁気ディスク７・
・・対物レンズ　　　８・・・記録面９・・・反射光　
　　　　１０・・・検出光１０ａ、１０　ｂ−・・分割
光 １１・・・測光センサ　　１２・・・基板１２ａ・・・
凹設部 １３〜１５・・・フォトダイオード １３ａ、１４ａ、１５ａ・・・受光面 １６・・・プリズム体１７．１８・・・偏光反射面１９
・・・当接端部　　　２０．２２・・・プリズム体２１
． ２３・・・反射面 ２４〜２９・・・アンプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学ヘッドのトラッキング及びフォーカス方向の
   各エラー状態を光学的に検出するための光学ヘッド構造
   であつて、 前記両エラー状態のいずれか一方を検出するべく収束光
   とされた検出光の光路内に配置された第１の受光素子と
   、 前記両エラー状態のいずれか他方を検出するべく前記第
   １の受光素子と並設された第２の受光素子と、 ナイフエッジ手段にて前記検出光から半月状部分を分割
   すると共に該分割光を変向させる手段と、前記分割光を
   前記第２の受光素子に向けて反射する手段とを有し、 前記反射手段の反射面が、該反射面と前記分割光の光軸
   との交点を通過し、かつ前記ナイフエッジ手段のエッジ
   に対して平行な直線の両側に延在していることを特徴と
   する光学ヘッド構造。
2. （２）前記第１の受光素子を挾んで前記第２の受光素子
   と相反する側に並設された第３の受光素子を有し、 前記変向手段が、前記検出光の一方の偏光成分を一対の
   半月状分割光として互いに相反する向きに変向させる一
   対の偏光反射面を有する偏光ビームスプリッタからなり
   、 前記反射手段が、前記第２及び第３の受光素子に向けて
   各々前記一対の分割光を反射する一対の反射手段からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学
   ヘッド構造。
3. （３）前記各受光素子が、その受光面が互いに同一平面
   上に位置するように配置され、 前記変向手段及び前記反射手段が、対応する前記受光素
   子の受光面に密着することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項若しくは第２項に記載の光学ヘッド構造。
4. （４）光学ヘッドのフォーカス方向のエラー状態を光学
   的に検出するための光学ヘッド構造であつて、 検出光を収束する非平行光にする手段と、 前記非平行光の像の大きさが変化することにより互いの
   受光量の差が変化するように、前記非平行光の光路内の
   非焦点位置であつてかつ前記非平行光の光軸がいずれか
   一方に偏る位置に互いに隣接して設けられた一対の受光
   手段と、 前記両受光手段の互いの受光量の差を所定値と比較する
   ことにより前記フォーカスのエラー状態を検出する手段
   とを有することを特徴とする光学ヘッド構造。
5. （５）前記収束光をナイフエッジ手段により半月状に分
   割する手段と、 前記分割光を前記両受光手段に向けて反射する手段とを
   有し、 前記反射手段の反射面が、該反射面と前記分割光の光軸
   との交点を通過し、かつ前記ナイフエッジ手段のエッジ
   に対して平行な直線の両側に延在していることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の光学ヘッド構造。